初中物理机械能实验题

【改编】小明同学要探究“斜面的机械效率跟倾斜程度的关系”实验中，他需保证斜面的_________相同，改变其       。现有一块长木板、一个弹簧测力计、几个木块，一把刻度尺，请你帮他完成实验设计。

总结本学期所做的物理探究实验会发现：

（1）当要研究的物理量不易被直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来，这种研究物理问题的方法是__________．
如：图甲的实验是通过观察__________，间接的知道物体动能的大小．图乙的实验是通过观察__________，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少．
（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法．
如：图甲的实验中，使用同一个球就是为了控制_________不变，探究动能大小与__________的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了控制___________不变，探究电流产生的热量与__________的关系．
（3）有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验．
如：图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材，我们还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关；图乙中如果再增加一个____________，我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系了．

下面是“探究斜面的机械效率”得到的实验数据，请完成下面的填空。
表一：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率η
1	较缓	木板	0.2	10	2	1	5	5	40.0％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	最陡	木板	0.6	10	6	1	7	7	85.6％

(1)由表一可知，在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越________，斜面的机械效率越________。(选填“大”、“小”、“高”或“低”)
表二：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率 η
1	较陡	毛巾	0.4	10	4	1	7	7	57.1％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	较陡	玻璃	0.4	10	4	1	5	5	80.0％

(2)由表二可知，在斜面的倾斜程度一定时，斜面越________，斜面的机械效率越________。(选填“粗糙”、“光滑”、“高”或“低”)
(3)从表一中还可以发现，斜面的倾斜程度越小，越_________(选填“省力”或“费力”)；斜面越省力，机械效率越________(选填“高”或“低”)。
⑷我们的校园中，有什么应用到斜面的知识，请举一例：________________________。

在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图装置匀速
提升钩码，测得了四组数据，如下表。

⑴前三次实验中，第    次实验数据明显出现错误，应当剔除。
⑵第四次实验中，有用功是     J，总功是     J，滑轮组的机械效率为      。若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将      （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
⑶根据以上信息，可以判断出该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与           是否有关。

在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关．
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关．
小华同学为了证实自己的猜想是否正确，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如表：

试验次数	斜面倾角θ	物块重量G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	斜面长	S/m	有用功	W有/J	总功W总/J	斜面的机械效率
	①	30°	5.0	0.6	4.2	1.2	3.0	5.0
	②	30°	3.0	0.6	2.5	1.2	1.8	60%
	③	45°	3.0	0.8	2.8	1.2	2.4	3.4	71%

（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上      拉动木块．
（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为      %，第②次实验中总功为      J．
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想      （填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：      ．
（4）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与      （写出一个）有关．

为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示实验。

（1）实验中通过观察_______________来判断物体重力势能的大小。
（2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图__________和图_____________进行分析比较。
（3）图2和图3探究的问题是__________________。

某小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定，如图。他们将测得钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s，并将计算出的有用功W_有用、总功W_总和机械效率η数据一并记入下表：

（1）实验时，应沿竖直方向＿＿＿＿＿＿拉动弹簧测力计。
（2）表格中数据η=＿＿＿＿；
（3）比较实验1、2，第2次的机械效率较低，主要原因是               ；
（4）比较实验2、3，影响这两次实验机械效率不同的主要因素是         ，使用滑轮组的优点是                  。

如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图。

①该实验要探究的是物体动能的大小与物体_________的关系。
②该实验物体的动能是指物体____(选填“A”或“B”)。
③该实验物体动能的大小是通过__________________来反映的。
④该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时___________（选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过_______（选填“高度”或“质量”）来改变的。
⑤实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时，应改变________（选填“物体A”或“物体B”）的质量，这是为了研究物体动能与物体质量的关系。

用如图所示装置测量动滑轮的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升．实验数据如下表．

序号	动滑轮重 G动/N	钩码重力 G/N	钩码上升 高度h/m	绳的拉力 F/N	绳端移动 距离s/m	机械效率η
①	0.1	1	0.2	0.6	0.4	83.3%
②	0.1	2	0.2	1.1	0.4
③	0.2	2	0.2	1.2	0.4	83.3%

（1）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为       ．
（2）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将            ；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将       ．（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）分析表中数据可知，，可能的原因是：       

涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了"影响滑轮组机械效率因素"的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：

实验次数	钩码重     $G/N$	钩码上升高度     $h/m$	绳端拉力     $F/N$	绳端移动距离     $s/m$	机械效率     $\eta$
1	2	0.1	1.2	0.3	$55.6\%$
2	2	0.2	1.2	0.6	$55.6\%$
3	4	0.1	1.9	0.3	$70.2\%$
4	4	0.1	1.3	0.5	$61.5\%$

（1）实验中应沿竖直方向 　　拉动弹簧测力计。

（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　　图所示装置来完成的。

（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。

（4）通过比较 　　两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高（填实验次数的序号）。

（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。

（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有（多选） 　　。

A．	$A.$ 减轻动滑轮重
B．	$B.$ 增加所提物体重
C．	$C.$ 机械加润滑油
D．	$D.$ 增加重物上升高度

（1）图中测力计示数为　　。

（2）小明猜测：“图中滑轮组提升的物体越轻，机械效率越高”。设计实验检验其猜测，并填写实验报告。

①实验目的：　　。

②实验步骤（若需要可补充器材）　　。

③滑轮组的机械效率（用所测出的物理量表达）　　。

小雪和小红利用刻度尺、弹簧测力计、钩码等实验器材在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置，分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。


（1）由图可知拉力大小为      N。实验中弹簧测力计沿_______方向______移动15cm，则钩码上升的高度为           cm，已知每只钩码重1N，该滑轮组的机械效率为      。测滑轮组机械效率可以少上述器材中的________这一实验器材。
（2）若小红拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.9N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如表：小雪和小红测得滑轮组的机械效率大于100%，原因________________.（3）该滑轮组的机械效率实际为          。

利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”．将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ₁<θ₂，球A、B的质量m_A<m_B．
(1)如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的   无关．
(2)如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：   ．
(3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度   （填“大于”、“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度，如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：   ．

(6分)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h₁、h₂，回答下列问题：

(1)杠杆机械效率的表达式为η=_________。(用已知或测量的物理量符号表示)
(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:_____                       。
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

图中所示为研究重力势能的大小与哪些因素有关的一种实验装置。某小组同学每次都让重锤从高处由静止下落，砸到粘有橡皮泥的小铁桌面上，并使小铁桌的桌腿陷入细沙中一定的深度。他们观察到：在重锤下落高度不同的情况下，桌腿进入细沙中的深度不同。老师告诉他们，桌腿进入细沙中的深度越大，反映出重锤对小铁桌做的功越多，表明重锤具有的重力势能越大。他们用m表示重锤的质量，H表示重锤距小铁桌的高度，h表示桌腿进入细沙中的深度，并将部分实验数据记录在下面的表格中。

实验序号	重锤质量 m/kg	重锤距小铁桌的高度H/m	桌腿进入细沙中的 深度h /m
1	0.1	0.6	0.024
2	0.1	0.9	0.030
3	0.2	0.3	0.024
4	0.2	0.6	0.035

(1)比较实验序号1与2（或3与4）的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在     相同的情况下，重锤被举得越高，具有的重力势能越   （选填“大”或“小”） 。
(2)分析比较实验序号__________的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在举起高度相同的情况下，重锤的质量越大，具有的重力势能就越大。